宋振德

【摘 要】通過(guò)對(duì)桃山煤礦錨索支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的總結(jié)，闡述了錨索支護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍，并介紹了錨索支護(hù)參數(shù)選擇的實(shí)例、錨索支護(hù)的可靠性和經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而總結(jié)了錨索支護(hù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】錨索；錨索支護(hù)；支護(hù)參數(shù)

0.前言

桃山煤礦各采區(qū)現(xiàn)大部分進(jìn)入三水平。受深部地壓及采動(dòng)影響，各巷道變形嚴(yán)重，部分已完全冒落，需二次進(jìn)行維修，消耗大量的人、財(cái)、物。像硐室、交岔點(diǎn)、破碎帶、見(jiàn)煤點(diǎn)等特殊地點(diǎn)需特殊支護(hù)。錨索作為新型的支護(hù)材料成為支護(hù)的首選，在桃山煤礦各作業(yè)地點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，并取得了良好的支護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。

1.錨索支護(hù)的應(yīng)用情況

1.1采后錨索支護(hù)

采區(qū)上下巷均為半煤巖巷道，在上區(qū)段回采完畢后，下巷作為下區(qū)段的上巷需采用沿空留巷。原有的工藝是采后煤矸渣墻護(hù)巷，實(shí)際并未取得良好的效果。采后巷道經(jīng)常冒頂，失修嚴(yán)重，需二次維修，這其中主要原因就是煤矸渣墻不夠牢固，本身無(wú)初撐力，于是錨索便應(yīng)用于采后巷道的維護(hù)。根據(jù)煤層頂板的巖性不同，選擇3-7m帙錨索。錨索可以選擇在掘進(jìn)施工中打齊，也可以選擇在采煤施工中補(bǔ)齊。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，采后失修率明顯下降，甚至不用維修，大大節(jié)約了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)成本。

1.2特殊煤層頂板支護(hù)

一采94#煤層頂板有2.6m的炭頁(yè)巖層，層理發(fā)育明顯，受掘進(jìn)放炮影響，很容易離層冒落，采用錨桿配合錨索的方法支護(hù)頂扳。破一部分頂板，用2m長(zhǎng)錨桿擠壓加固巖層，用單排錨索懸吊巖層。經(jīng)實(shí)際施工后，效果較好，并未出現(xiàn)大面積冒頂現(xiàn)象，只有局部冒頂，且頂板冒落面積不超過(guò)0.04m2。

1.3硐室交岔點(diǎn)處支護(hù)

由于硐室交岔點(diǎn)處斷面大，巷道跨度大，長(zhǎng)時(shí)間巖層運(yùn)動(dòng)，上部巖梁很容斷裂。采用錨索對(duì)這些地點(diǎn)加強(qiáng)支護(hù)，可充分懸吊巖梁，防止巖梁斷裂，失穩(wěn)，引起冒頂事故。

1.4頂板破碎見(jiàn)煤點(diǎn)處特殊支護(hù)

掘進(jìn)施工時(shí)，遇頂板破碎、見(jiàn)煤，普通錨桿無(wú)法深入穩(wěn)定巖層，這時(shí)錨索便發(fā)揮了它的作用。它可以延長(zhǎng)直至穩(wěn)定巖層中，保證破碎頂板、煤層的留設(shè)，特別破碎頂板時(shí)，還可以配合鋼梁棚子一并使用。開(kāi)拓二區(qū)在二采區(qū)巷道的施工中很好地應(yīng)用了錨索支護(hù)。

1.5綜采工作面開(kāi)切眼的應(yīng)用

綜采工作面開(kāi)切眼的跨度一般在7m左右，以前的支護(hù)為梯形木棚式或梯形木棚錨桿支護(hù)。這些支護(hù)形式效果差，經(jīng)常發(fā)生冒頂事故，并且坑木的用量非常大。采用錨桿、錨索支護(hù)后，不僅可以節(jié)約大量的木材，而且支護(hù)效果非常好，杜絕了冒頂事故的發(fā)生。

三采區(qū)綜采工作面開(kāi)切眼成功應(yīng)用了錨桿、鋼帶、錨索聯(lián)合支護(hù)，解決了綜采面開(kāi)切眼的掘進(jìn)問(wèn)題，切眼掘進(jìn)速度提高的20%-50%，回采工作面安裝進(jìn)度提高了50%，提高了回采工作面安裝時(shí)的安全性。

1.6被壓壞巷道維修的應(yīng)用

被壓壞的巷道，均處于礦山壓力大的地區(qū)，常規(guī)的維修方法是刷大斷面，重新支設(shè)棚式支架。由于礦山壓力大，支架根本無(wú)法承受，所以是經(jīng)常多次反復(fù)維修，費(fèi)用高，效果差，安全無(wú)保證。錨索支護(hù)錨固力大，錨固深度大，用于巷道維修的效果好于其它方式。一采區(qū)90，93左零片維修時(shí)部分地段處于85煤柱影響區(qū)域內(nèi)，頂板下沉明顯，壓力大。原采用木棚支護(hù)，經(jīng)常被壓壞。采用錨索支護(hù)后，頂板下沉量明顯減少，維修量少，甚至沒(méi)有，每月可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益200萬(wàn)元。

2.錨索支護(hù)作用原理

錨索在支護(hù)密度較小時(shí)，主要起懸吊作用，當(dāng)達(dá)到一定密度時(shí)，起的作用與錨桿相同，對(duì)煤巖體起到擠壓加固的作用。二采區(qū)的破碎頂板，可視為粘結(jié)力極小的松散體，在錨索群、鈉帶、金屬網(wǎng)共同作用下，錨固范圍內(nèi)的煤巖體構(gòu)成一個(gè)組合錨固體，使塑性易于松動(dòng)的煤巖體形成具有一定承載能力，并適應(yīng)圍巖變形的錨固平衡拱。錨固平衡拱對(duì)巷道平衡拱外的頂板起到有效的支撐作用。由于錨索的長(zhǎng)度、預(yù)應(yīng)力、承載能力比錨桿大得多，所以錨索支護(hù)所形成的錨固平衡拱要比錨桿錨固平衡拱的承載能力大得多。普通錨桿長(zhǎng)度受巷道高度限制，一般情況下超過(guò)2400mm時(shí)，施工就不太方便。錨索長(zhǎng)度不受巷道限制，可達(dá)10m以上，完全能錨固到穩(wěn)定巖層中，有效控制巷道頂板離層、垮落。為了能充分發(fā)揮錨索的作用，應(yīng)選用不同的錨索長(zhǎng)度。

3.支護(hù)參數(shù)的確定

（1）錨索長(zhǎng)度。以巷道斷面形狀為矩形、掘進(jìn)寬×高為3.4m×3.4m、沿93#煤層頂板掘送的巷道為例，用錨索加強(qiáng)支護(hù)，計(jì)算所需錨索長(zhǎng)度3.59m，設(shè)計(jì)取錨索長(zhǎng)度為4m。

（2）錨索傾角。錨索垂直巷道頂板安裝布置。

（3）錨索數(shù)目的確定。

通過(guò)計(jì)算：巷道安錨索時(shí)，考慮到錨索為在原錨桿支護(hù)基礎(chǔ)上的加強(qiáng)支護(hù)，故2根即可滿足設(shè)計(jì)要求。在施工中根據(jù)巷道圍巖的變化情況、巷道的變形及錨索的受力觀測(cè)情況，及時(shí)修改設(shè)計(jì)參數(shù)。

（4）錨索井下安裝。?15.24的高強(qiáng)錨索的拉拔力需要>25.0t，設(shè)計(jì)選用Z2335樹(shù)脂4支，正常情況下可以滿足錨索的拉拔力。

①鉆孔深度大于錨索有效長(zhǎng)度（從托盤到錨索前端的距離）3-5cm。

②鉆孔打好后，將選定的錨固劑輕輕推入鉆孔，要確保不使錨固劑外殼破裂。

③用安裝好墊圈和托盤的錨索，將錨固劑緩緩?fù)迫脬@孔，直至推不動(dòng)為止。

④將預(yù)先安裝在鉆機(jī)上的錨索攪拌器與錨索的尾部連接，快速攪拌錨固劑，攪拌錨固劑的同時(shí)鉆機(jī)推力要最大。錨固劑攪拌時(shí)間為40-60s，攪拌錨固劑停止時(shí)要確保錨索托盤貼近巖面。

⑤錨固劑攪拌完畢10-15min后，用錨索漲拉器拉緊錨索，錨索預(yù)應(yīng)力要達(dá)到8-10t。

4.結(jié)語(yǔ)

（1）預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)突破了舊的支護(hù)形式和支護(hù)理論，用于井下巷道支護(hù)。錨索支護(hù)是對(duì)錨桿支護(hù)的有效補(bǔ)充。與普通錨桿相比，其顯著特點(diǎn)是：錨索長(zhǎng)度較長(zhǎng)，能夠錨入深部較穩(wěn)定的巖層中去，錨索可施加高預(yù)應(yīng)力，通過(guò)對(duì)被加固的巖體預(yù)先施加壓力，限制圍巖有害變形的發(fā)展，從而保持圍巖的穩(wěn)定。該項(xiàng)技術(shù)支護(hù)效果好，費(fèi)用低，有待取代木支護(hù)，成為主要支護(hù)形式。

（2）此項(xiàng)技術(shù)在桃山礦的使用，應(yīng)該說(shuō)是支護(hù)技術(shù)上的又一次突破，對(duì)破碎頂板的支護(hù)，提供了安全生產(chǎn)的技術(shù)保障。

（3）與傳統(tǒng)的礦用工字鋼相比，錨索支護(hù)技術(shù)大幅降低了鋼材和坑木的消耗，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于相同斷面巷道，其支護(hù)成本大大低于礦用工字鋼支護(hù)。

（4）錨索支護(hù)材料體積小、重量輕，減少了輔助運(yùn)輸量、運(yùn)輸環(huán)節(jié)及材料消耗，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。支護(hù)作業(yè)全部采用機(jī)械化快速施工，將工人從繁重的支護(hù)作業(yè)中解放出來(lái)。錨索支護(hù)的巷道在回采過(guò)程中，簡(jiǎn)化了回采工作面端頭支護(hù)工藝，明顯改善了端頭區(qū)域維護(hù)狀況；保證了安全生產(chǎn)，有利于工作面的快速掘進(jìn)，為礦井高產(chǎn)高效創(chuàng)造了良好的條件；同時(shí)在頂板管理、通風(fēng)防滅火及輔助運(yùn)輸?shù)确矫鏈p少或消除了安全隱患，極大地改善了安全生產(chǎn)環(huán)境。